JPH0311214Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は太陽電池、その他の光電変換素子等に
用いられている多結晶シリコンウエハの製造に供
される製造皿に関する。

従来、上述多結晶シリコンウエハは、最も一般
的にはシリコン母材により一旦所定形状のインゴ
ツトを鋳造し、これをスライスすることによつて
ウエハを得る方法が実施されている。

このスライスによらない方法としてはリボン法
とキヤステイング法（鋳造法）が既に実施されて
いる。

しかし、上述スライスによる方法は、スライス
作業に大変時間がかかるだけでなく、インゴツト
の約50％がスライス時のロスとなつてしまう為、
製品コストが高くつき、大量生産も不可能であ
る。

又、上記リボン法やキヤステイング法では大型
の太陽電池素材等が得られない難点があり、更に
キヤステイング法では、シリコン結晶粒が非常に
細かくなつて大きな結晶粒が得られない為、当該
ウエハによつて得られる太陽電池の光電変換効率
も２〜３％と極度に悪くなる欠陥をもつている。

そこで、本願人は、上記諸法の欠陥を改善する
ことができる多結晶シリコンウエハの製造方法と
して既に、シリコン母材を溶融し、この融液を石
英又はカーボンで形成され、かつ回転状態にある
製造皿上に滴下するなどして、遠心力を有効利用
することにより所望拡径状態の融液薄層を層成
し、これを固化後、製造皿から剥離する方法（以
下これをスピン法という）を提案した。

そして、このスピン法に関しても、本願入は第
１図イに示すように、一枚の皿本体ａを用意し、
同皿本体ａの上面には、平面十字形状のウエハ成
形凹溝ｂを形成して、その底面をウエハ成形平面
ｃとなし、同凹溝ｂの端末側には、四角形状のウ
エハ成形部ｄを４個形成し、更に第１図ロに示し
た如く中央部に貫通孔ｅが開設されてなる蓋体ｆ
を上記皿本体ａに、第２図に示した如く被嵌し、
該蓋体ｆと皿本体ａとにより囲成されるウエハ成
形空間ｇ…に、上記貫通孔ｅから前記融液を注入
充填することにより融液薄層を形成する製造皿を
提案している。

この製造皿を用いる前述のスピン法は、多くの
優れた特徴をもつているが、上記製造皿によると
きは、上記貫通孔ｅから注入充填した前記融液
が、同皿における皿本体ａの凹溝ｂ中央部分b′に
一旦流下した後、回転遠心力によつてウエハ成形
空間ｇ方向へ流れ込むものの、このような凹溝ｂ
形状によると、上記中央部分b′の融液がウエハ成
形空間ｇに向けて流入し難く、この結果同空間ｇ
の端末箇所まで融液が流れ込まないといつたこと
も生じ、満足すべき形状のものが得難くなる欠陥
があつた。

本考案は、かかる現状に鑑みて創案されたもの
で、その目的とするところは、上述製造皿におい
て、皿本体の凹溝端末側に夫々形成される各ウエ
ハ成形部を所望の偏位箇所に形成すると共に、融
液が注入される中心部分の注入部と、当該各ウエ
ハ成形部とは偏位しない連通首部によつて連通さ
せるよう構成し、これにより、回転遠心力による
シリコン溶融液の流れをよくして、ウエハ成形部
に対し、全域にわたる均等な流れ込みを可能とな
し、ウエハ成形部の寸法を大きくとることもでき
るようにし、以つて所望層厚の大型シリコンシー
トを製造できる製造皿を提供しようとするにあ
る。

以下本考案を図示の実施例に基づいて詳述すれ
ば、第３図イに示すような皿本体１と、同図ロに
示すような蓋体２とにより製造皿Ａは構成され、
これらの部材は、シリコンとの反応性が少ない石
英SiO₂やカーボンによつて形成されている。

上記皿本体１は、その平旦に形成した上面３
に、平面略偏心十字形状の凹溝４を形成し、その
底面をウエハ成形平面５となし、かつ同溝４の端
末側に、図示の実施例では四角形状のウエハ成形
部６が４個形成されている。

そして、これら各ウエハ成形部６…は中心箇所
の注入部７と連通しており、該各ウエハ成形部６
と注入部７の連続部位には、それら連通方向に対
して略直角状態に、かつ一側部から突出した堰８
が夫々形成されており、このことにより、上記注
入部７がウエハ成形部６よりも細幅に狭く形成さ
れた連通首部７′，７′…によつて、夫々のウエハ
成形部６と連通している。

この皿本体１の上面３には上記蓋体２が第４図
に示したようにビス９…止めによつて脱着自在に
被嵌されるもので、この蓋体２は、その中央部に
貫通孔１０が上記皿本体１における凹溝４の注入
部７に対応して開設され、又この蓋体２の下面１
１は、上記皿本体１の上面３と密着するよう平滑
に形成されている。

このように形成された皿本体１と蓋体２とを組
構して製造皿Ａを構成するには、第４図に示した
ように、先ず皿本体１を図示しないターンテーブ
ル上に載置し、その底面に設けられた凹穴１２…
をターンテーブルの連結ボルト（図示せず）に係
嵌して固定し、次いで上記皿本体１の上面３に上
記蓋体２を重積載置し、これらはビス９…止めに
より脱着自在に固定される。

それ故、上記組成状態では、皿本体１における
凹溝４の端末部にある各ウエハ成形部６…と、蓋
体２の下面１１とによりウエハ成形空間１３が
夫々画成され、該各ウエハ成形空間１３…は、上
記注入部７、連通部７′，７′…によつて蓋体２の
貫通孔１０と夫々連通するよう構成される。

ここで本考案では、さらに上記皿本体１の凹溝
４における各ウエハ成形部６…が、皿本体１の中
心を通る所定径線方向、すなわち図示の場合二軸
方向の直線Ｘ−X′，Ｙ−Y′よりも、その中心位
置を周方向の右または左側方へずらして配設され
ている。

即ち、製造皿Ａが第３図イに示した矢印Ｂ方向
に回転される場合は、上記各ウエハ成形部６…を
同図のように上記直線Ｘ−X′，Ｙ−Y′に対して
周方向右周り方向へずらして形成し、又反矢印Ｂ
方向に回転される場合は、周方向左周り方向にず
らして形成するのである。そして、上記各堰８
は、上記各ウエハ成形部６…が右方向にずらして
設けられる場合は、同図に示した如く、連続部位
のずらした側の側部から突出して形成し、又上述
と反対に左方向にずらして設けられる場合は、図
示とは反対側の側部から反対向きに突出して形成
され、さらに前記連通首部７′，７′…はＸ−X′，
Ｙ−Y′である所定径線上にあつて実質的に偏位
することなく設けられ、回転される製造皿Ａの注
入部７における中心位置に注入滴下されたシリコ
ン溶液は、当該回転により、第５図の矢印方向と
なるようにし、このことによつてウエハ成形部６
…のすみずみにわたり上記融液が均等に流れ込み
易くしたものである。

又、上記各堰８…の先端部には、第５図に矢印
で示したシリコン溶融液の流れ込み方向へ傾斜面
８ａを設けるようにすると、上記融液のウエハ成
形部６に対する流れ込みを更に良好とすることが
できる。

而して上記構成において、これを用いてシリコ
ンウエハを製造する時は、第４図に示す製造皿Ａ
を図示しないターンテーブルに載置し、これを所
望速度で回転させつつ、蓋体２の貫通孔１０より
シリコン溶融液を注入すればよいが、この際図示
の実施例では、製造皿Ａを第３図イの矢印Ｂ方向
へ回転する。

上記貫通孔１０から上記融液が注入されれば、
ウエハ成形平面５の注入部７中央位置に融液は注
入滴下されることとなり、該融液は、回転する製
造皿Ａの遠心力によつて各連通首部７′，７′…か
ら各ウエハ成形部６…へとウエハ成形平面５上を
拡径流動して各ウエハ成形空間１３…に流れ込む
が、この際、製造皿Ａの矢印Ｂで示す回転方向に
対して、連通首部７′，７′…に図示の向きに突設
した堰８…が臨設されているから、上記融液は第
５図に示した矢印方向に、すなわち同空間１３…
の左から右側へ向け流れ込み、上記各ウエハ成形
空間１３…の全域に均等にシリコン溶液が流れ込
むようになり、当該ウエハ成形空間１３…に融液
薄層が層成される。その後、これを冷却し固化さ
せることによつて、図示例では同時に４枚のシリ
コンウエハを形成することができる。

尚、この製造されたシリコンウエハは、ウエハ
成形部６…と注入部７との間の連通首部７′，
７′…の箇所を利用して折ることにより、四角形
の製品ウエハに分割される。

このようにして製造されたウエハは、その表裏
両面及び外周面が、皿本体１の凹溝４と、皿本体
１のウエハ成形平面５及び蓋体２の下面１１とで
囲成されているので、それらの面によつて、上記
融液薄層が冷却固化する際、表面に発生する凹凸
が抑制されるので平滑な面を有するウエハが形成
される。

又、上記ウエハ成形部６…以外で形成される融
液薄層の残余部分は、再度溶融して使用される。

以上説明したように本考案に係る製造皿によれ
ば、上面に設けた凹溝４の端末側にウエハ成形部
６…を形成した皿本体１と、中央部に貫通孔１０
を開設して上記皿本体１上に被嵌することによつ
てウエハ成形空間１３…を囲成する蓋体２とで構
成され、かつ所望雰囲気内にあつて、回転する上
記凹溝４のウエハ成形平面５上の注入部７に前記
貫通孔１０からシリコン母材の融液を供給し、回
転遠心力によつて融液薄層を層成し、これが固化
するようにして多結晶シリコンウエハを製造する
ようにした製造皿において、上記皿本体１にあつ
て、またはその凹溝４の端末側には、所定径線よ
り周方向左または右側方へ偏位させた所望形状の
ウエハ成形部６，６…を夫々形成し、これらのウ
エハ成形部６，６…を、前記注入部７と上記所望
径線上に形成した連通首部７′，７′…によつて連
通させてなるものであるから、回転されるウエハ
成形平面５の注入部７に注入されるシリコン融液
は、上記連通首部７…からウエハ成形部６内に向
かつて曲流して流れ込み、シリコン融液の十分な
拡散を行うことができ、従つて、ウエハ成形空間
１３…全域にわたり均等に上記融液が流れ込むこ
とにより、所望形状で、かつ均等層厚を有する融
液薄層が成形され、これが固化されることによつ
て、高品質のシリコンウエハを製造することがで
きる。

又、上述のようにしてシリコン溶融液の十分な
拡散を可能ならしめることができるので、ウエハ
成形部６の寸法を、現用製造皿のそれよりも相当
大きく形成することができ、大型のシリコンウエ
ハをも容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図イ，ロは、本願人が既に提案した製造皿
における皿本体と蓋体との各平面図、第２図は同
製造皿の縦断側面図、第３図イ，ロは本考案に係
る製造皿における皿本体と蓋体の各平面図、第４
図は同製造皿の縦断側面図、第５図は同製造皿に
おけるシリコン溶融液の拡径流動状態を示す説明
図である。 Ａ…製造皿、１…皿本体、２…蓋体、４…凹
溝、５…ウエハ成形平面、６…ウエハ成形部、７
…注入部、７′…連通首部、１０…ウエハ成形空
間。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 上面には凹溝を形成して、その底面をウエハ成
   形平面とした皿本体と、略中央部に貫通孔が開設
   されて上記皿本体に被嵌することによつてウエハ
   成形空間を囲成する蓋体とで構成され、所望雰囲
   気内にあつて回転する上記ウエハ成形平面上の注
   入部に、上記貫通孔からシリコン母材の融液を供
   給し、回転遠心力によつて融液薄層を層成し、こ
   れが固化するようにして多結晶シリコンウエハの
   製造用に供される製造皿において、上記皿本体に
   あつて、その凹溝の端末側には、所定径線より周
   方向左または右側方へ偏位させた所望形状のウエ
   ハ成形部を夫々形成し、これらのウエハ成形部
   を、前記注入部と上記所定径線上に形成した連通
   首部によつて連通させてなる製造皿。